核聚变实验中的神奇助手:蛋黄酱

百科   2024-08-31 13:10   北京  

蛋黄酱,不论你是钟爱它的“奶油感”还是厌恶它的“黏腻感”,它的独特质地正在帮助科学家更好地设计核聚变实验。

作为一种经典的调味品,蛋黄酱不仅仅用于涂抹三明治或搅拌土豆沙拉,还可以帮助研究材料在极端条件下的行为。来自美国宾夕法尼亚州贝斯勒姆市的利哈伊大学的机械工程师Arindam Banerjee及其团队正在研究蛋黄酱和核聚变实验中发生的相似现象。

蛋黄酱的行为处于弹性和塑性之间的边界。当你轻轻晃动它时,它会恢复原状,这就是弹性行为。然而,如果你用力搅动它,它会变得塑性,意味着它会永久改变形状或分裂开来。

这种从弹性到塑性的转变同样发生在使用激光引发核聚变的实验中。在这些实验中,激光会轰击装有燃料的金属胶囊,使其承受极高的压力和温度,从而使燃料中的原子核聚变,释放出能量。科学家希望最终能利用核聚变作为能源。

然而,研究材料在核聚变所需的极端条件下的行为是非常困难的。因此,在最新的实验中,科学家们将蛋黄酱与气体(空气)混合,然后将其放入旋转的轮子中。随着轮子的旋转,离心力将蛋黄酱加速推进到气体中。

当轮子停止旋转后,科学家们观察蛋黄酱的状态,看看它是恢复原状、改变形状还是分裂开来。这一过程帮助他们确定了材料从弹性到塑性行为的边界。他们的研究结果发表在《物理评论E》期刊的五月期刊上。

蛋黄酱与气体的混合物类似于核聚变燃料胶囊中的熔融金属和所含气体的关系。熔融的金属胶囊具有某些固体的性质——就像蛋黄酱一样,它不会自行流动——但在足够的力作用下,它也会分裂。如果金属在聚变发生前变成塑性,气体可能会泄漏,从而破坏聚变的尝试。

不过,使用大量蛋黄酱进行实验也有一个小小的困扰。Banerjee笑着说:“当我们在超市结账时买了48瓶蛋黄酱,难免会引起注意,经常会有人问我们为什么要买这么多蛋黄酱。


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